Electrica 43

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APLICACIONES CON PLC 
 
1. Comunicaciones Industriales 
1.1. Redes Ethernet 
 
Ethernet es una tecnología de redes ampliamente aceptada con 
conexiones disponibles para PCs, estaciones de trabajo científicas y de 
alta desempeño, minicomputadoras y sistemas mainframe. 
 
La arquitectura Ethernet provee detección de errores, pero no 
corrección de estos. Tampoco posee una unidad de control central, 
todos los mensajes son transmitidos a través de la red a cada 
dispositivo conectado. Cada dispositivo es responsable de reconocer su 
propia dirección y aceptar los mensajes dirigidos a ella. El acceso al 
canal de comunicación es controlado individualmente por cada 
dispositivo utilizando un método de acceso probabilístico conocido 
como disputa (contention). 
 
La definición del protocolo Ethernet/IP (Ethernet Industrial Protocol) es 
la de un estándar de red de comunicación capaz de manejar grandes 
cantidades de datos a velocidades de 10 Mbps o 100 Mbps, y hasta 
1500 bytes por paquete. La especificación utiliza un protocolo abierto en 
la capa de aplicación. 
 
 
 
En la industria es especialmente popular para aplicaciones de control. 
En definitiva, este tipo de red es fácil de configurar, operar, mantener y 
ampliar. A su vez, permite la mezcla de productos de 10 Mbps y 100 
Mbps, y es compatible con la mayoría de los conmutadores (switch) 
Ethernet. 
 
Esta tecnología se utiliza con ordenadores personales, mainframes, 
robots, dispositivos y adaptadores de entrada/salida (E/S), 
controladores lógicos programables (PLC) y otros dispositivos. La 
especificación está respaldada por la Industrial Ethernet Association 
(IEA), ControlNet International (CI) y la Open DeviceNet Vendor 
Association (ODVA). 
 
1.2. Protocolos TCP/IP 
 
TCP/IP es un conjunto de protocolos que permiten la comunicación 
entre los ordenadores pertenecientes a una red. La sigla TCP/IP 
significa Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet y se 
pronuncia "T-C-P-I-P". Proviene de los nombres de dos protocolos 
importantes incluidos en el conjunto TCP/IP, es decir, del protocolo TCP 
y del protocolo IP. 
 
En algunos aspectos, TCP/IP representa todas las reglas de 
comunicación para Internet y se basa en la noción de dirección IP, es 
decir, en la idea de brindar una dirección IP a cada equipo de la red 
para poder enrutar paquetes de datos. Debido a que el conjunto de 
protocolos TCP/IP originalmente se creó con fines militares, está 
diseñado para cumplir con una cierta cantidad de criterios, entre ellos, 
dividir mensajes en paquetes, usar un sistema de direcciones, enrutar 
datos por la red y detectar errores en las transmisiones de datos. 
 
El TCP/IP fue diseñado para ser compatible con cualquier sistema 
operativo, hardware o software. Esto es así porque el protocolo TCP 
define la manera en que los datos son fragmentados en secciones de 
información manejable o en paquetes, que luego son enviados 
individualmente a través de la red de Internet. Mientras que el protocolo 
IP controla el recorrido de los paquetes hasta su destino, como si fuera 
una especie de sistemas de direcciones basados en los números IP 
periódicos. 
 
2. Esquema de un proceso automatizado 
 
La figura esquematiza la organización de la Parte de Mando respecto a la 
Parte operativa. 
 
Esquema funcional de un Sistema Automatizado 
 
 
3. Partes básicas funcionales de un proceso automatizado 
Todo sistema automatizado comprende dos partes: 
Una Parte Operativa (P.O.) cuyos accionadores actúan sobre el sistema 
automatizado. 
Una Parte de Mando (P.M.) que coordina las acciones de la Parte de 
Operativa. 
La Parte Operativa es la que opera sobre la máquina y el producto. En general 
comprende: 
Los útiles y medios diversos que se aplican en el proceso de elaboración, por 
ejemplo, moldes, útiles de estampar, herramientas de corte, bombas, etc. 
Los accionadores destinados a mover el proceso automatizado, por ejemplo: 
 Motor eléctrico para accionar una bomba. 
 Cilindro hidráulico para cerrar un molde. 
 Cilindro neumático para mover una cabeza de marcado. 
La Parte de Mando es la que emite las órdenes hacia la Parte Operativa y 
recibe las señales de retorno para coordinar sus acciones. En el centro de la 
Parte de Mando está el “controlador” que coordina la información que a él 
converge: 
Interfaz con la máquina. Mandos de los accionadores (motores, cilindros) a 
través de los preaccionadores (contactores, distribuidores, variadores, ...), 
adquisición de las señales de retorno por los captadores que informan de la 
evolución de la máquina. 
Relación hombre-máquina. Para utilizar, ajustar, reparar la máquina, el 
personal emite consignas y recibe informaciones en retorno. 
Conexión con otras máquinas. Varias máquinas pueden cooperar en una 
misma producción. Su coordinación está garantizada por el diálogo entre sus 
Partes de Mando. 
 
Vamos a presentar el esquema de un proceso handling 
 
El proceso handling es una estación de trabajo que permite realizar actividades 
específicas en un sistema. 
La estación se ocupa, entre otras cosas, del reconocimiento y la manipulación 
de las piezas para salvar las diferencias de altura en el proceso de producción 
La estación accionada de forma neumática dispone de un manipulador de dos 
ejes flexible. Un sensor de reflexión óptico detecta las piezas en el módulo de 
recepción. El manipulador recoge las piezas en este punto con ayuda de unas 
pinzas neumáticas. En la pinza se monta un sensor óptico que puede distinguir 
entre las piezas de trabajo de diferente color. Dependiendo de estos criterios, 
las piezas de trabajo se colocan en diferentes planos inclinados. En 
combinación con otras estaciones se pueden definir otros criterios de 
clasificación. Las piezas también pueden depositarse en una estación posterior. 
 
 
 
 
La estación utiliza componentes industriales de manipulación. El eje lineal 
neumático con ajuste flexible de posiciones finales y amortiguación puede 
posicionarse muy rápidamente, incluso en posiciones intermedias. Un cilindro 
plano lineal con detección de la posición final se utiliza a modo de cilindro 
elevador para el eje Z. El cilindro elevador dispone de unas pinzas lineales 
neumáticas modernas. El sensor óptico integrado en las mordazas detecta las 
piezas. 
 
Las ventajas de la estación handling son diversas, entre estas tenemos que la 
estación se puede utilizar para proyectos diferentes, en instalaciones, la 
estación puede utilizarse tanto individualmente como en combinación con otras 
estaciones en distintos puntos del proceso, la estación cubre los siguientes 
campos temáticos: sistemas de manipulación neumática, especialmente ejes 
lineales neumáticos, también sirve para superar las diferencias de altura 
variable en los procesos de producción a través de ejes lineales de inclinación 
ajustable. 
Ahora presentaremos la simulación en el software FLUID SIM, lo que es el 
proceso handling como ejemplo de aplicación. 
 
En la imagen anterior podemos apreciar la disposición de cilindros propios de la 
estación de trabajo, también podemos ver los pulsadores de inicio y fin del 
proceso 
 
La imagen anterior consiste en la programación en lenguaje Ladder, que 
permite la operación de la estación de trabajo Handling 
 
La imagen anterior corresponde a las entradas al sistema de mando 
 
La imagen anterior corresponde a las salidas del proceso handling 
 
PARTES BASICAS FUNCIONALES DE UN PROCESO AUTOMATIZADO 
 
Un proceso automatizado tiene dos partes fundamentales, una es la parte de 
mando y la otra es la parte operativa 
 
Parte operativa 
Esta parte afecta directamente a la maquina que se quiere controlar, son los 
elementos encargados de hacer que la maquina se mueva y realice la 
operación que deseamos que haga 
 
 
Parte de mando 
 
Es la tecnología susceptible para programar, es la tecnología más importantedel proceso de automatización, se encarga del manejo y la supervisión 
 
La tecnología de la parte de mando puede ser de rieles electromagnéticos, 
tarjetas electrónicas, o módulos neumáticos con tecnología cableada 
 
Estas partes que estamos mencionando se basan en principios básicos de los 
sistemas de control automático 
 
Estos sistemas pueden ser de ciclo abierto y de ciclo cerrado. 
 
Sistema de control de ciclo cerrado: 
 
En este tipo de sistemas la variable es comparada con un parámetro de 
entrada, y cualquier diferencia entre estas es conocida como “error”, es 
justamente este error el que se usa para lograr que la salida sea acorde a la 
entrada. 
 
 
 
 
Sistema de control de ciclo abierto: 
 
En este tipo de ciclo no hay REALIMENTACION, en este sistema no se mide la 
variable de entrada, por lo que no hay comparación entre el valor real de salida 
y el valor realimentado, solo se tiene en cuenta los valores de salida para 
realizar el control del proceso. 
 
 
 
PARTES FÍSICAS DE UN PROCESO AUTOMATIZADO 
 
Entradas 
 
Sensores, son los encargados de captar la necesidad del sistema, en este caso 
las entradas hacia el proceso automatizado. 
 
Pulsadores, son los encargados de captar y receptar las señales del proceso, 
estos pulsadores pueden ser operados manualmente, pero también podemos 
hacer que reciban señales del sistema, como el inicio o fin de carrera de un 
cilindro neumático, por ejemplo 
 
Las entradas captan y procesan el estado del sistema, pasan a través de 
dispositivos conocidos como transductores, que cambian la señal de analógica 
a digital, permitiendo a los dispositivos de control interpretar las señales 
 
Salidas 
 
Conocidos también como actuadores, son piezas que permiten el movimiento 
dentro del sistema automatizado, estos pueden ser cilindros neumáticos, como 
también relés y solenoides que van a activar algún otro equipo, como por 
ejemplo un motor, un indicador luminoso o un sistema de transporte. 
 
Estas salidas son el elemento final del proceso de control, requieren energía de 
algún medio para poder operar, ya sea energía eléctrica, presión hidráulica o 
presión neumática 
 
Elementos de mando 
 
Es la parte central y más importante del control, es el elemento principal del 
sistema, se encarga de la supervisión y del manejo